项目3-应用类的特性设计图形参数计算程序.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,项目3 应用类的特性设计图形参数计算程序,古凌岚 张婵 罗佳,人民邮电出版社,Java系统化项目开发教程,知识要点,类的特性,类的成员及其用法,包的概念,编写Java类的语法,类的抽象性、封装性、继承性和多态性的应用方法,特殊关键字this、super、class、static、final、abstract,引子,如何利用Java编写基于面向对象思想的程序?,Java是,基于,面向对象,思想的,程序设计语言,Java,是,以对象为模型来描述世界,Java,是,通过定义类、创建对象、处理对象，以及对象间消息传递，实现程序功能,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,问题分析,要求,实现图形名称、周长和面积显示的功能,需要进一步了解类的,相关概念，Java类的构成和编写方法,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,类的抽象与封装,抽象是指从相同类型的多个事物中，抽取本质且共性的状态和行为的方法,利用,抽象方法,，可以得到,对具有相同或相似状态和行为的一组对象的共同描述,（即类），也,就,是,可以识别问题域中事物的状态和行为,封装是指将描述对象的数据（即状态）和对数据的操作，或者说类的属性和方法，聚集在一起形成一个完整逻辑单元的机制，只允许被可信的类或者对象操作，否则将隐藏信息,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,Java类的定义,class 类名,/构造方法,/多个属性或无属性,/多个方法或无方法,属性声明方式：数据类型 属性名；,方法声明方式：访问限制符 返回值类型 方法名(参数数据类型1 参数名1,参数数据类型2 参数名2,.),3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,定义一个Java类的示例,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,对象的生命周期有三个阶段：生成、使用和消除,对象的生成：声明、实例化和初始化,。,表述格式,为：,type objectName=new type(paramlist);,type：引用类型(包括类和接口)；,type objectName：声明，为type分配一个引用空间，以存放引用变量objectName；,new type：实例化，在堆空间创建一个type类对象；,(paramlist)：初始化，在对象创建后，立即调用type类的构造方法，对刚生成的对象进行初始化；,=：使引用变量objectName指向刚创建的那个type类对象,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,对象生成表述示例：,Position p=new Position();,上述语句对应的创建对象的过程和内存分配图示,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,创建对象的示例代码,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,对象的使用,调用对象的方法：对象名.方法名(参数1值，参数2值),调用对象的属性：对象名.属性名,对象的清除,当不存在对一个对象的引用时，该对象成为一个无用对象,Java,提供,垃圾收,机制，垃圾收集器,自动扫描对象的动态内存区，把没有引用的对象作为垃圾收集起来并释放,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,类的成员,成员变量,：类的,属性,称为成员变量,类变量,：即静态变量，为类所有，类的所有实例共享,实例变量,：当类每实例化一个对象，该对象将会持有实例变量的一个副本，各实例间互不影响,成员变量定义示例,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,方法，其,声明方式为：,访问限制符 返回值类型 方法名(参数类型1 参数名1,参数类型2 参数名2,.),包括,构造方法和成员方法,构造方法：用于对象的初始化，即为类的实例变量赋初始值，可带参数或不带参数，但方法名与类名相同，且不可有返回类型,成员方法：用于描述类的行为特征的，类的成员方法可以有一个或多个，方法体内是对于类行为的具体描述，可以带参数或不带参数，且必须有返回值类型,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,成员方法和构造方法应用示例,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,构造代码块和静态代码块,构造代码块，如果类存在多个构造方法时，可将其中共性的部分写入构造代码块,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,构造代码块应用示例,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,静态代码块,：,静态代码块,将,会在JVM加载类时、类实例化之前被执行，且仅执行一次,。它是,类中独立于类成员的static语句块，可以有一个或多个，位置也可以随便放，但不能在任何方法体内,静态代码块应用示例,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,包,包（Package）是一种组织方式，它以树形目录结构来组织API中的类/接口集合,作用：管理类和接口；区别名字相同的类，不同包中可以有同名的类；,更好地实现访问权限控制,使用方法：,用import关键字来标明,需导入的包，如：,import java.lang.System;,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,编写Java程序,Java程序的构成,:,一个主类,+,多个非主类，但,必须有且仅,有一个主类,public class 主类类名,/构造方法,/多个属性或无属性,/多个方法或无方法,/main方法且必须有,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,以WelcomeDemo程序为例，了解Java程序创建步骤：,编写代码：,利用编辑器（如记事本），输入代码，保存成后缀为.java的文件,编译,在该文件所在目录下输入命令：,javac WelcomeDemo.java,按回车键，编译通过后，将自动生成类文件WelcomeDemo.class。,解释运行,同样在文件所在目录下，输入命令行：,java WelcomeDemo,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,源代码和执行结果：,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,同步练习,定义一个数字类ExpNumber，能够显示数字的值。,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,任务实施,设计一个类，实现图形名称、周长和面积的显示功能，该类包括图形名称、周长和面积属性、一个构造方法和一个显示图形参数的方法,利用编辑器（如记事本），输入源代码，保存为GraphBase.java,在DOS命令行中，输入命令”,javac GraphBase.java,“,进行编译,在DOS命令行中，输入命令”,java GraphBase,“，解释执行,程序,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,完整源代码：,3.1先导任务三：编写显示图形参数的程序,同步练习,扩展数字类ExpNumber，能够比较两个整数是否相等,知识延伸,代码编写规范,标识符规范,：所有的标识符，如类名、属性名等，都是由大/小写字母、数字0-9，以及下划线“_”、“$”符号组成，但不能以数字开头，并遵循驼峰式命名法则,注释规范：注释尽可能使用“/”；程序开头的注释则使用“/*”,缩进排版规范：采用缩进排版，方法间以空行隔开,文件名规范：文件名与主类名同,声明规范：一行声明一个变量，变量声明时要初始化,语句规范：每行至少包含一条简单语句，代码块内每条语句占一行,知识延伸,编程规范,：尽可能使用public或private，限制类及类成员；使用“类名.变量”或“类名.方法”访问静态变量；对于固定不变的值，定义为静态常量/常量；对于多路分支，用switch语句实现；更新数据库表中数据时，应使用java.sql.PreparedStatement类实现；操作对象时，修改其状态的方法名前缀为set，获取其状态的方法名前缀为get，判断其状态的方法名前缀为is,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,问题分析,需求是,能够计算三角形的周长和面积参数，并能显示图形参数,本问题与先导任务三有一定关系，后者是对于“图形名称”、“周长”和“面积”的显示操作，而前者是对于“周长”和“面积”属性的计算操作,可利用类的继承特性来实现，因此，需要学习类的继承，以及相关的访问限制符知识,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,类的继承,是指在现有类（父类）的基础上，扩展其功能形成新的类（子类）,一个父类可以有多个子类，所有子类都具有父类的公共特性，子类只要定义除了公共特性之外的、子类所特有的特性,。很好地支持了代码的重用性,Java中利用,extends关键字来实现类的继承,，但,不支持多重继承,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,以,书包括电子版和印刷版两类,为例，定义父类和子类,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,同步练习,以ExpNumber类为父类（该类具有数字显示、比较两数是否相等的功能），定义子类整数类ExpInteger，使之具有加法运算功能,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,访问控制符,是一组限定类、域或方法是否可以被程序里的其他部分访问和调用的修饰符,访问控制符是类的封装性的体现,四种,访问控制权限,公有的（public）,受保护的（protected）,默认的（缺省访问控制符）,私有的（private）,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,访问控制符,类B,类C,类D,类E,x声明为public,可访问,可访问,可访问,可访问,x声明为protected,可访问,可访问,可访问,不可访问,x声明为缺省访问控制符,可访问,不可访问,可访问,不可访问,x声明为private,不可访问,不可访问,不可访问,不可访问,类A中的x的访问修饰符,变化时，对于其它类的影响,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,访问控制符,应用示例,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,同步练习,扩展ExpInteger类，增加两个私有属性，并通过getXX/setXX方法，为其他类提供访问接口。,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,包的划分,作用：,项目的组织与管理、避免命名的冲突,划分包的基本规则,项目所属组织名（企业或单位域名）的逆序形式+项目名+模块名,例如：,某大学（）图书管理系统，包括用户模块（user）、图书模块（book）、借书模块（borrowing）和还书模块（returning）,，按照三层架构（数据层dao、逻辑层bussiness、表示层ui）分层,，则包划分为：,cn.edu.univ.user.dao、cn.edu.univ.user.bussiness、cn.edu.univ.user.ui,cn.edu.univ.book.dao、cn.edu.univ.book.bussiness、.,.,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,任务实施,类的设计和编写,以GraphBase为父类（已定义了名称、周长和面积属性，以及显示方法），构造派生类Triangle,根据三角形图形特点，定义三条边及高四个属性；,定义计算周长和计算面积方法。,完整源码,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,项目的构建和编译,类GraphBase、Triangle和GraphApp,的,包路径,为,com.example.base，,若类源码原保存于,d:,执行DOS命令,进行编译,d:,javac -d .GraphBase.java,d:,javac -d .Triangle.java,d:,javac -d .GraphApp.java,执行DOS命令，解释执行代码,java com.example.base.GraphApp,知识延伸：this、super关键字和Class对象,this,：指向当前对象，且仅有应用于方法体内,this调用本类的成员变量；,this调用本类的方法；,this调用本类中的其他构造方法，调用时要放在构造方法的首行；,返回类的调用。,知识延伸：this、super关键字和Class对象,第一种用法示例,第三种用法示例,第四种用法示例,知识延伸：this、super关键字和Class对象,super,作用类似于,this,，但是指向当前对象的父类对象（前提是当前类为子类）,知识延伸：this、super关键字和Class对象,this和super应用示例,知识延伸：this、super关键字和Class对象,Class,JVM为每种类型管理一个独一无二的Class对象。,即,，每个类（型）都有一个Class对象，它是java.lang.Class类的实例。,Class对象有三种创建方式：,类的class属性【类名.class】,Object的getClass方法【实例对象.getClass()】,类的全路径【Class.forName(类名字符串)】,知识延伸：this、super关键字和Class对象,Class应用示例,3.2先导任务四：编写三角形参数计算程序,同步练习,扩展ExpInteger类，增加对两个整数的相减、相除和相乘运算功能。,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,问题分析,需求是,能够计算四边形的周长和面积参数，并能显示图形参数,与先导任务四类似，可以利用对象的继承来实现,四边形,又细分几类，且,面积计算要求的参数和公式不同,，同时参数也不同,，,需要,利用类的多态特性,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,类的多态,是指允许将子类对象的引用赋值给父类引用变量,Java中的多态性体现,为：,编译时,的,静态多态,方法重载,运行时,的,动态多态,方法重写,方法的重载：如果一个类中定义了多个同名的方法，它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型，但和返回值无关，称为方法的重载（Overloading）,方法的重写：如果在子类中定义了某方法，且其父类已具有相同的方法名称和参数，我们说该方法被重写（Overriding）,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,编译时多态，方法重载,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,运行时多态，方法重写,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,任务实施,将四边形再细分,为,矩形（正方形）和梯形/平行四边形,类的定义包括：四个边属性，计算周长方法，以及针对不同类型四边形的面积计算方法,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,完整源码,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,3.3先导任务五：编写四边形参数计算程序,同步练习,编写一个椭圆和圆形参数计算程序。,同步练习,以ExpNumber类为父类，定义子类ExpNumberCalculation，实现两个整型或浮点型数的相加、相减、相除和相乘运算功能，代替ExpInteger类。,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,问题分析,需求是,编写图形参数计算程序，且可很方便地衍生出新类型图形的参数计算程序,希望能够构建一种图形参数计算的模型，程序员可以方便地扩展功能，满足更多类型图形的参数计算要求,利用类的抽象性来解决当前问题，而,Java中所提供的抽象类和接口正是高度抽象性的体现,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,抽象类和接口,抽象类,往往用来表征对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念，是对一系列看上去不同，但是本质上相同的具体概念的抽象,抽象类的使用规则,抽象类中可以有抽象方法，也可以没有，但包含抽象方法的类一定是抽象类；,抽象方法的表述方法：public abstract 方法名(参数列表)；,不可直接对抽象类进行实例化，但可以通过声明抽象类，并将引用指向子类的实例来使用；,抽象类可以被子类继承，但子类必须实现抽象类中的抽象方法；,抽象类中不可以定义抽象构造方法和抽象静态方法。,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,抽象类的使用示例,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,接口,接口（interface）是一个特殊的抽象类，它是由静态常量和抽象方法构成，用于实现Java中的多重继承,接口使用interface关键字声明，接口的访问控制符为public或缺省,，对应地访问范围是所有类或是包内类,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,接口应用示例,抽象类和接口的区别,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,方面,抽象类,接口,作用,作为公共父类为子类的扩展提供基础，这里的扩展包括了属性上和方法上的,一般不考虑属性，只考虑方法，使得子类可以自由地填补或者扩展接口所定义的方法,结构,抽象方法，变量，具体方法（默认方法）,抽象方法，静态常量,使用,不可实例化，但可声明，可通过子类继承，实现其中的抽象方法,通过类实现，且必须实现接口中的所有方法，不可实例化，但可声明,继承方法,子类可以继承一个抽象类,实现类可以实现多个接口，一个接口可以继承多个接口,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,非访问限制符abstract、static和final,abstract,用abstract修饰的类称为抽象类，用abstract修饰的方法称为抽象方法,static,用,static,修饰的成员变量、成员方法和代码块，被称为静态成员变量、静态方法和静态代码块,final,final类：不能被继承,final方法：不能被子类的方法覆盖，但可以被继承,final变量：分为静态变量、实例变量和局部变量,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,任务实施,分析先导任务三、四和五，图形的名称、周长和面积属性是共同的，周长和面积计算方法也是共同的，但计算过程不同,采用抽象类或接口来实现,源码参见教材,3.4先导任务六：编写具有可扩展性的图形参数计算程序,同步练习,定义数字接口类INumber，包括数字显示、比较相等方法，数字计算类ExpNumberCalculation通过实现该接口，能够进行整型、浮点数的显示，两个整型、浮点数的相等比较，并各自具有加、减、乘和除运算功能。,